Nghiên cứu sinh khối và khả năng tích luỹ carbon ở cây gỗ của trạng thái rừng ii

Tính cấp thiết của đề tài Sự suy thoái về môi trường và biến đổi khí hậu đã và đang làm cho nhân loại đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường. Các nhà khoa học cho biết trong vòng 100 năm trở lại đây, Trái đất đã nóng lên khoảng 0,50 C và có xu hướng tăng lên từ 1,5 đến 4,50C vào cuối thế kỷ XXI. Đó là dự đoán của 1.500 nhà khoa học có uy tín trên thế giới do Liên Hiệp Quốc mời cộng tác (dẫn theo Phạm Tuấn Anh, 2006) [2]. Trái đất nóng lên mang lại những tác động bất lợi đến đời sống của con người, làm tổn hại lên tất cả các thành phần của môi trường sống như mực nước biển dâng cao, gia tăng hạn hán, ngập lụt, phát sinh các loại bệnh tật, thiếu hụt nguồn nước ngọt, suy giảm đa dạng sinh học và gia tăng các hiện tượng khí hậu cực đoan,.

Đó chính là hậu quả của phát triển kinh tế, sức ép về dân số, khai thác cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là tài nguyên rừng. Theo tính toán của các nhà khoa học, khi nồng độ CO2 trong khí quyển tăng gấp đôi, thì nhiệt độ bề mặt Trái đất tăng lên khoảng 30C. Kể từ những năm 1860, khi nền công nghiệp phát triển cùng với đó là sự thu hẹp của những cánh rừng, điều đó đã làm cho nồng độ CO2 trong khí quyển tăng lên tới mức 100 phần triệu và nhiệt độ Trái đất đã tăng 0,50C trong khoảng thời gian từ 1885 - 1940. Với tốc độ phát triển kinh tế toàn cầu như hiện nay, chỉ tính riêng từ năm 1958 đến 2003, thì lượng CO2 trong khí quyển cũng đã tăng lên đến 5% (Bảo Huy, 2005) [7].

Rừng là bể chứa carbon, nó có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc cân bằng O2 và CO2 trong khí quyển, do vậy rừng có ảnh hưởng lớn đến khí hậu từng quốc gia, lãnh thổ, từng vùng cũng như toàn cầu. Rừng có ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ Trái đất thông qua quá trình điều hoà các loại khí gây hiệu ứng nhà kính đặc biệt là CO2. Hàng năm có khoảng 100 tỷ tấn CO2 được 2 cố định bởi quá trình quang hợp do cây xanh thực hiện và một lượng tương tự được trả lại khí quyển do quá trình hô hấp của sinh vật. Do đó, xác định sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của rừng để từ đó đề xuất các phương thức quản lý rừng làm cơ sở khuyến khích, xây dựng cơ chế chi trả dịch vụ môi trường, hạn chế sự gia tăng nhiệt độ của Trái đất là việc làm có ý nghĩa vô cùng quan trọng.

Cho tới nay, hầu hết các nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra rằng: Mặc dù rừng nhiệt đới bao phủ chưa đầy 10% diện tích bề mặt Trái đất, nhưng lại chứa đến 70 - 90% tổng số loài động, thực vật trên Trái đất. Lượng sinh khối mà rừng nhiệt đới tích lũy được vô cùng lớn, bình quân sinh khối thực vật rừng nhiệt đới là 500 - 800 tấn chất khô/ha, hàng năm rừng nhiệt đới có khả năng sản xuất khoảng 120 tấn chất khô/ha. Trên thực tế, trong thời gian gần đây nghiên cứu sinh khối rừng nhiệt đới đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước quan tâm; các phương pháp nghiên cứu cũng khá đa dạng. Tuy nhiên, có thể thấy rằng, khả năng tích lũy sinh khối phụ thuộc vào các kiểu rừng, trạng thái rừng, loài cây ưu thế, tuổi của lâm phần.

Đặc biệt, nghiên cứu sinh khối của các trạng thái rừng tự nhiên còn là một vấn đề rất mới, số lượng nghiên cứu còn rất ít, nội dung và cách tiếp cận còn nhiều giới hạn. Thái Nguyên là một tỉnh miền núi có diện tích rừng tự nhiên phục hồi lớn, việc đánh giá giá trị của rừng này còn hạn chế, đặc biệt giá trị về môi trường. Với ý nghĩa to lớn trên tôi triển khai đề tài: “Nghiên cứu sinh khối và khả năng tích luỹ carbon ở cây gỗ của trạng thái rừng IIB sau khai thác kiệt tại tỉnh Thái Nguyên” được thực hiện nhằm góp phần lượng hóa các giá trị kinh tế mà rừng đem lại để đưa ra chính sách chi trả cho các chủ rừng và các cộng đồng vùng cao tại tỉnh Thái Nguyên. Mục tiêu nghiên cứu 2.

Mục tiêu chung Góp phần vào nghiên cứu cơ bản về sinh khối rừng tự nhiên nhiệt đới Việt Nam, làm cơ sở khoa học cho việc định lượng khả năng hấp thụ carbon của trạng thái rừng IIB nói riêng và định lượng giá trị môi trường của rừng nói chung. Mục tiêu cụ thể - Xác định được một số đặc điểm sinh khối của trạng thái rừng IIb sau khai thác kiệt tại tỉnh Thái Nguyên. - Tính toán khả năng tích lũy Carbon bởi cây gỗ của trạng thái rừng IIb. - Đề xuất một số ứng dụng xác định nhanh lượng sinh khối cho rừng IIB tại Thái Nguyên - Xây dựng mô hình tương quan giữa sinh khối và khả năng tích lũy Carbon 3.

Ý nghĩa đề tài Đề tài thực hiện có ý nghĩa to lớn trong việc nâng cao năng lực nghiên cứu của những người tham gia, đồng thời góp phần nâng câo chất lượng đào tạo của nhà trường về chuyên môn. Thông qua đề tài nhằm tìm ra cơ sở khoa học xác định giá trị của rừng về môi trường thông qua khả năng tích lũy C, làm cơ sở quan trọng xây dựng phương án chi trả dịch vụ môi trường rừng. 4 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu "Sinh khối là tổng trọng lượng của sinh vật sống trong sinh quyển hoặc số lượng sinh vật sống trên một đơn vị diện tích, thể tích vùng".

Khối lượng sinh khối trong sinh quyển ước tính là n. Trong đó, riêng ở các đại dương hiện có 1,1. 109 tấn sinh khối thực vật và 2,89. 1010 tấn sinh khối động vật.

Phần chủ yếu của sinh khối tập trung trên lục địa với ưu thế nghiêng về phía sinh khối thực vật. Sinh khối của trái đất hiện chiếm một tỷ lệ nhỏ so với trọng lượng của toàn bộ trái đất và rất bé so với thạch quyển, thuỷ quyển. Tuy nhiên, trong thời gian địa chất lâu dài, từ khi xuất hiện vào khoảng 3 tỷ năm trước đây, sinh khối trái đất đã thực hiện một chu trình biến đổi mạnh mẽ một khối lượng lớn vật chất trên trái đất. Sinh khối có mặt trên hầu hết các loại đất đá trầm tích, biến chất và các khoáng sản trầm tích của trái đất dưới dạng vật chất hữu cơ.

Theo tính toán của của các nhà khoa học, tổng khối lượng vật chất hữu cơ trong toàn bộ các đá trầm tích là 3,8. Những nghiên cứu trên thế giới Sinh khối là tổng lượng chất hữu cơ có được trên một đơn vị diện tích tại một thời điểm được tính bằng tấn/ha theo khối lượng khô (Ong, J. Sinh khối bao gồm tổng khối lượng thân, cành, lá, hoa, quả, rễ trên mặt đất, dưới mặt đất. Việc nghiên cứu sinh khối cây rừng là cơ sở đánh giá lượng carbon tích lũy của cây rừng, do vậy có ý nghĩa lớn trong việc đánh giá chất lượng rừng, phục vụ cho quản lý và sử dụng tài nguyên rừng.

5 Ngay từ đầu thế kỉ XIX, tại Châu Âu, các nhà khoa học đã bắt đầu đề cập đến vấn đề nghiên cứu sinh khối, sản lượng rừng. Đối tượng nghiên cứu về sản lượng là cây đứng và lâm phần. Trong quá trình nghiên cứu, người ta xác định được rằng sinh trưởng của cây rừng chịu sự chi phối của rất nhiều yếu tố khác nhau như chế độ ánh sáng, dinh dưỡng, … Một trong những kết luận mang tính chất kinh điển chỉ ra rằng các vấn đề về sinh trưởng, sinh khối đều phụ thuộc vào sinh trưởng chiều cao (H) và đường kính thân cây (D) theo tuổi; giữa sinh trưởng và tăng trưởng, năng suất có liên quan chặt chẽ với nhau. Vì vậy, việc nghiên cứu sinh trưởng và tăng trưởng sẽ là cơ sở để nghiên cứu sinh khối.

Ngay từ những năm 1840 trở về trước, các tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là vai trò và hoạt động của diệp lục thực vật màu xanh trong quá trình quang hợp để tạo nên các sản phẩm hữu cơ dưới tác động của các nhân tố tự nhiên như: đất, nước, không khí và năng lượng ánh sáng mặt trời. Sang thế kỷ XIX nhờ áp dụng các thành tựu khoa học như hoá phân tích, hoá thực vật và đặc biệt là vận dụng nguyên lý tuần hoàn vật chất trong thiên nhiên, các nhà khoa học đã thu được những thành tựu đáng kể. Tiêu biểu cho lĩnh vực này có thể kể tới một số tác giả sau: Liebig, J (1862) [29] lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật “tối thiểu”. (1954) đã phát triển luật tối thiểu của Liebig, J.

thành luật "năng suất". (1957) [20] đã tổng kết quá trình nghiên cứu và phát triển sinh khối rừng trong các công trình nghiên cứu của mình.B & cộng sự (1962) (dẫn theo Vũ Đoàn Thái, 2003) [13] đã nghiên cứu sinh khối rừng Đước đỏ (Rhizophora mangle) tự nhiên, đến năm 6 1975, ông cùng cộng sự lại nghiên cứu sinh khối Rhizophora brevistyla ở Panama thấy sinh khối tổng số của R.mangle là 62,7 tấn/ha và 278,9 tấn/ha của R. (1964) [22] đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng suất, đồng thời với sự ra đời của chương trình sinh học quốc tế “IBP” (1964) và chương trình sinh quyển con người “MAB” (1971) đã tác động mạnh mẽ tới việc nghiên cứu sinh khối. Những nghiên cứu trong giai đoạn này tập trung vào các đối tượng đồng cỏ, savan, rừng rụng lá, rừng mưa thường xanh.

Duyiho cho biết thực vật ở biển hàng năm quang hợp đến 3x1010 tấn vật chất hữu cơ, còn trên mặt đất là 5,3x1010 tấn. Riêng với hệ sinh thái rừng nhiệt đới năng suất chất khô thuần từ 10 - 50 tấn/ha/năm, trung bình là 20 tấn/ha/năm, sinh khối chất khô từ 60 - 800 tấn/ha/năm, trung bình là 450 tấn/ha/năm (dẫn theo Lê Hồng Phúc - 1994) [10]. Dajoz (1971) tính toán năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái như sau: o Mía ở châu Phi: 67 tấn/ha/năm. o Rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi: 20 tấn/ha/năm.

o Savana cỏ Mỹ (Penisetum purpureum) châu Phi: 30 tấn/ha/năm. o Đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức) : 10,5 - 15,5 tấn/ha/năm. o Đồng cỏ tự nhiên Deschampia và Trifolium ở vùng ôn đới là 23,4 tấn/ha/năm. o Còn sinh khối (Biomass) của Savana cỏ cao Andrôpgon (cỏ Ghine): 5000 - 10000 kg/ha/năm.

Rừng thứ sinh 40 - 50 tuổi ở Ghana: 362.